程 城
(江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院,江蘇 南京 210036)
鉛蓄電池行業(yè)清潔生產(chǎn)審核技術(shù)的探討
程 城
(江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院,江蘇 南京 210036)
鉛蓄電池行業(yè)所屬的行業(yè)為機(jī)械及器材制造。不過鉛蓄電池的生產(chǎn)過程會(huì)對(duì)環(huán)境造成一定的影響,主要生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生一定的鉛塵廢氣和鉛煙廢氣,對(duì)大氣環(huán)境和人體都有一定的危害,所以在鉛蓄電池企業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)不僅可以降低能耗、物耗,更重要的是有助于改善大氣環(huán)境和最大限度地降低對(duì)員工健康的威脅,企業(yè)通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí),加快轉(zhuǎn)變方式,淘汰落后工藝,采用先進(jìn)技術(shù),提高電池行業(yè)發(fā)展質(zhì)量和效益,成為鉛蓄電池行業(yè)尋求發(fā)展之路的重要方式。
清潔生產(chǎn);鉛蓄電池行業(yè);鉛塵廢氣
近年來,我國(guó)多地頻發(fā)嚴(yán)重霧霾天氣,亟待解決,這背后折射出的是以石化能源為主宰的發(fā)展方式已經(jīng)超出了環(huán)境的承載負(fù)荷,發(fā)展風(fēng)電行業(yè)、光伏行業(yè)迫在眉睫。預(yù)計(jì)到2020年,風(fēng)電裝機(jī)將達(dá)到2億千瓦,光伏裝機(jī)達(dá)到1億千瓦左右?!案鞣N相關(guān)政策已經(jīng)對(duì)市場(chǎng)釋放出積極信號(hào)”,中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)韓作梁表示,“儲(chǔ)能電池行業(yè)未來市場(chǎng)潛力不可限量?!币虼算U蓄電池的生產(chǎn)在尋求新能源開發(fā)中具有舉足輕重的作用。目前國(guó)內(nèi)鉛蓄電池企業(yè)較多,大部分生產(chǎn)水平較高,本文詳細(xì)探討一下如何做好鉛蓄電池行業(yè)清潔生產(chǎn)審核工作。
(1)《鉛蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部,2015年12月15日;(2)電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家工業(yè)和信息化部,2015年第36號(hào)公告;(3)《電池工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 30484-2013);(4)《鉛蓄電池廠衛(wèi)生防護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)》(GB 11659-89);(5)《工業(yè)企業(yè)設(shè)計(jì)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GBZ1-2010);(6)《職業(yè)性接觸毒物危害程度分級(jí)》(GBZ230-2010);(7)《生產(chǎn)過程安全衛(wèi)生要求總則》(GB12801-91);(8)《鉛作業(yè)安全衛(wèi)生規(guī)程》(GB 13746-2008)。
(1)鉛粉制造過程。將倉庫鉛錠通過軌道式自動(dòng)運(yùn)輸線送至鉛粉生產(chǎn)工序—熔化—鑄鉛球—磨粉—鉛粉。
具體工藝過程為:首先將鉛錠在熔鉛爐中熔化,控制鉛液的溫度在400℃~450℃之間,已熔的鉛液經(jīng)出料口自動(dòng)流入鑄鉛球機(jī),從鑄鉛球機(jī)中得到鉛球,制得的鉛球再經(jīng)過鉛粉機(jī)的研磨和氧化而形成鉛粉。
熔鉛爐熔化過程產(chǎn)生鉛煙以及鉛渣,球磨機(jī)球磨過程產(chǎn)生鉛塵。
(2)板柵鑄造。將倉庫鉛錠經(jīng)過軌道式自動(dòng)運(yùn)輸線送至板柵生產(chǎn)工序,將正負(fù)極板柵所用的鉛合金,分別投入自動(dòng)鑄板機(jī)合金鍋中融化、保溫、通過封閉自動(dòng)定量輸送、注模、成型、脫模、自動(dòng)裁切等連續(xù)重復(fù)動(dòng)作,完成蓄電池用板柵有規(guī)律的生產(chǎn)。熔鉛爐熔化過程產(chǎn)生鉛煙以及鉛渣,板柵鑄造過程產(chǎn)生鉛煙。
(3)鉛膏、涂片制造。將正負(fù)極板柵利用叉車、鉛粉通過密閉的螺旋攪龍送至全自動(dòng)和膏機(jī)組,將鉛膏制造所需要的鉛粉、稀硫酸、純水、各種添加劑等經(jīng)過自動(dòng)稱量,封閉輸送加入和膏機(jī)內(nèi),按照工藝要求設(shè)定自動(dòng)程序,依照自動(dòng)程序所規(guī)定的先后順序完成充分混合的和膏過程,生產(chǎn)出半成品鉛膏,將鉛膏均勻送入涂板機(jī),涂到板柵表面,壓制成極板。在涂片的同時(shí)進(jìn)行淋酸,以防止黏連,涂片以后的生極板進(jìn)干燥窯進(jìn)行表面干燥。采用真空和膏機(jī),不產(chǎn)生鉛塵,涂片過程產(chǎn)生鉛泥,設(shè)備沖洗產(chǎn)生含鉛廢水。因生極板上淋的稀硫酸已與極板上的氧化鉛進(jìn)行反應(yīng),極板表面沒有硫酸,因此,干燥過程僅有水蒸汽,沒有硫酸霧。
(4)固化、干燥制造。將填涂好的極板用叉車送入由全自動(dòng)程序控制溫度、濕度和時(shí)間的專用房間(固化、干燥室)中,按照工藝要求在一定的濕度、溫度條件下,通過控制各階段的時(shí)間對(duì)極板完成物理和化學(xué)變化的過程,使經(jīng)過固化干燥后的極板滿足生產(chǎn)和技術(shù)的要求,此過程對(duì)極板的強(qiáng)度、活性物質(zhì)的壽命、電池的放電初始容量會(huì)產(chǎn)生較大的影響。固化過程蒸汽冷凝產(chǎn)生含鉛廢水。
(5)極板化成干燥。將固化干燥結(jié)束后的連片生極板,通過化成生產(chǎn)線,在稀硫酸里面進(jìn)行化成充電。然后化成結(jié)束后的極板進(jìn)入無氧干燥機(jī)進(jìn)行干燥?;蛇^程中稀硫酸會(huì)產(chǎn)生硫酸霧。干燥過程中間會(huì)產(chǎn)生蒸汽冷凝的含鉛廢水。無氧干燥機(jī)的好處是從化成槽取出的極板直接干燥,從而減少了大量的沖洗廢水。
(6)刷耳分片拋光。將固化干燥結(jié)束后的連片生極板,通過軌道式自動(dòng)運(yùn)輸線送至分板滾切刷板工序,經(jīng)全自動(dòng)滾切機(jī)切成小片,然后再將小片極板的四周殘留的毛刺和干鉛膏用鋼絲輪打磨干凈的過程。部分極板經(jīng)過分片機(jī)分成小片,然后再將小片極板的四周殘留的毛刺和干鉛膏用鋼絲輪打磨干凈。滾切刷板以及分片拋光的過程產(chǎn)生鉛塵。
(7)熟極板包極群。極板通過軌道式自動(dòng)運(yùn)輸線送至包片工序,使用規(guī)定尺寸的超細(xì)玻璃纖維隔板紙?jiān)谌斯せ蛘甙胱詣?dòng)包片機(jī)上將正負(fù)極板機(jī)械隔開包裹,裝入極群盒。包片過程產(chǎn)生鉛塵。
(8)電池裝配入槽。用全自動(dòng)焊接設(shè)備將裝入夾具的極群,利用焊接工具,完成鎖緊、定位,將極耳牢固熔焊在一起并自動(dòng)進(jìn)行裝槽。鑄焊過程產(chǎn)生鉛煙。
(9)電池封裝。通過密封膠將上蓋與底槽黏接在一起,放入干燥線進(jìn)行干燥。再將干燥好的電池,用O形密封圈套入極柱上,并壓裝到位,用電烙鐵把極柱與接線片焊接在一起,然后用色膠將正負(fù)極區(qū)分干燥。
(10)制水。將自來水通過一級(jí)過濾、二級(jí)過濾、電滲析處理、陰陽離子交換樹脂處理,最終將水中對(duì)蓄電池有害的金屬離子元素去除的過程,使被處理后的純水達(dá)到滿足蓄電池技術(shù)和生產(chǎn)的要求。制水過程產(chǎn)生離子交換濃水。
(11)配酸。將分析純的濃硫酸和純水,根據(jù)工藝規(guī)定的密度要求,按照(酸和水)規(guī)定的比例,通過封閉管道定量注入自動(dòng)配酸機(jī)中混合、冷卻、微調(diào)密度,使生產(chǎn)的半成品為符合生產(chǎn)技術(shù)要求的稀硫酸。配酸系統(tǒng)為密封管道操作,不產(chǎn)生無組織排放。
(12)加酸。將組裝完成的電池通過軌道式自動(dòng)運(yùn)輸線送至加酸工序,接通電源和氣源,將配制好的稀硫酸抽入加酸機(jī)儲(chǔ)酸箱中,開啟加酸機(jī)電源(真空泵處于關(guān)斷狀態(tài)),真空加酸機(jī)的酸泵開始工作,從儲(chǔ)酸箱上酸,調(diào)整加酸機(jī)前面的電腦面板上的工藝編號(hào)到所需號(hào)碼,將電池對(duì)應(yīng)定位于加酸機(jī)注液頭下方,將稀硫酸注入電池內(nèi)。加酸過程是在封閉環(huán)境中自動(dòng)化加酸,不產(chǎn)生酸霧。
(13)充電。將加酸完成的電池通過履帶式自動(dòng)運(yùn)輸線送至充電工序。加酸后的蓄電池,使用專用充放電機(jī)進(jìn)行充電,經(jīng)過3階段充電2階段放電,充電后抽酸等工序,使極板和硫酸充分反應(yīng),積蓄符合工藝要求的化學(xué)能量。然后將蓄電池容量檢驗(yàn)數(shù)據(jù)做好記錄,容量符合出廠標(biāo)準(zhǔn)?;蛇^程有少量氫氣從電池中排出,帶出極少量硫酸霧,化成過程產(chǎn)生放熱反應(yīng),電池需放入水槽用循環(huán)冷卻水冷卻,產(chǎn)生少量排水,抽出的廢酸進(jìn)入污水處理站處理。
(14)配組包裝。蓄電池經(jīng)過充放電后,按照靜置時(shí)間要求靜置,根據(jù)充放電容檢記錄將蓄電池容量基本一致,開路電壓基本一致的蓄電池配成電動(dòng)車需要的電池組。蓄電池配組完成后采用自動(dòng)電池清洗機(jī)對(duì)電池進(jìn)行表面清潔,然后進(jìn)行日期噴碼,按照同組蓄電池裝入同一包裝箱,包裝箱內(nèi)附有合格證、說明書等相關(guān)文件,經(jīng)檢驗(yàn)用膠帶封箱。
(1)降低鉛回收環(huán)節(jié)環(huán)境污染;(2)鉛塵、鉛煙處理效率的提高;(3)研發(fā)生產(chǎn)過程中的鉛渣酸氣的控制技術(shù);(4)大力開展中水回用,使生產(chǎn)廢水達(dá)到零排放;(5)極板制造過程中會(huì)產(chǎn)生不良極板處理后回用到生產(chǎn)。
(1)鉛蓄電池行業(yè)屬于涉及重金屬的行業(yè),需重點(diǎn)關(guān)注企業(yè)廢氣中的鉛塵、鉛煙等是否超標(biāo)排放和是否超環(huán)評(píng)總量和排污許可證總量。(2)鉛蓄電池行業(yè)廢氣排放源較多,主要污染物為鉛塵、鉛煙,審核過程中重點(diǎn)關(guān)注廢氣污染物排放量大、無組織排放較多的生產(chǎn)環(huán)節(jié)和有組織排放廢氣的處理情況。(3)對(duì)照電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,分析企業(yè)的生產(chǎn)工藝與裝備要求、資源能源利用指標(biāo)、產(chǎn)品指標(biāo)、污染物產(chǎn)生指標(biāo)、廢水回用率、廢物回收利用指標(biāo)、環(huán)境管理要求等。(4)根據(jù)《鉛蓄電池廠衛(wèi)生防護(hù)距離標(biāo)準(zhǔn)》,描述防護(hù)距離內(nèi)有無居民等防護(hù)對(duì)象,評(píng)述企業(yè)有無環(huán)境違法違規(guī)事項(xiàng)發(fā)生。
中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《清潔生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)-鉛蓄電池工業(yè)》(HJ447-2008)已于2015年12月廢除,這里對(duì)照電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家工業(yè)和信息化部,2015年第36號(hào)公告。
鉛蓄電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的各評(píng)價(jià)指標(biāo)、評(píng)價(jià)基準(zhǔn)值和權(quán)重值見電池行業(yè)清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中的表1、表5。
表1內(nèi)容包括生產(chǎn)工藝及設(shè)備要求、資源和能源消耗指標(biāo)、資源綜合利用指標(biāo)、產(chǎn)品特征指標(biāo)、污染物控制指標(biāo);表5內(nèi)容包括清潔生產(chǎn)管理指標(biāo)。
根據(jù)《鉛蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》(中華人民共和國(guó)工業(yè)和信息化部,2015年12月15日),Y值必需≥85分,限定性指標(biāo)全部滿足Ⅱ級(jí)基準(zhǔn)值要求及以上,才能夠達(dá)到國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。
6.1 自主研發(fā)鑄板鉛渣全密閉過濾回收裝置
6.1.1 方案內(nèi)容
某公司的廢氣主要是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生鉛塵,鑄板鑄焊車間是鉛塵排放的主要車間,根據(jù)前面預(yù)評(píng)估的介紹,鉛塵主要的處理方式是通過回轉(zhuǎn)反吹布袋除塵器進(jìn)行處理,除塵效果達(dá)到99.2%。對(duì)于蓄電池生產(chǎn)的企業(yè),減少鉛塵的排放是主要的,因?yàn)殂U是有毒的重金屬,經(jīng)驗(yàn)表明,多提高0.1%的處理效率,就能夠減少對(duì)人體和周圍環(huán)境的影響。
公司領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)過商量決定,準(zhǔn)備自主研發(fā)鑄板鉛渣全密閉過濾回收裝置來提高除塵效率,球磨熔鉛改造為鉛塵冷卻,過濾不良極板膏柵分離回用設(shè)備,安裝掛條冷壓回用設(shè)備,掛條冷壓回用設(shè)備的型號(hào)Y83-3150、產(chǎn)地江陰、功率30KW,還有兩臺(tái)廣東生產(chǎn)的震動(dòng)篩,功率為3KW,實(shí)現(xiàn)了鑄板鉛渣在打撈、收集、過濾過程的全密閉作業(yè)。
6.1.2 主要設(shè)備及投資
投入52萬元,安裝一臺(tái)掛條冷壓回用設(shè)備,安裝兩臺(tái)震動(dòng)篩。
6.1.3 效果
除塵效率由99.2%提高到99.5%,鉛塵的減少量為0.014t/ a,較明顯地減少了對(duì)人體的危害和對(duì)環(huán)境的污染。
能夠使鉛渣過濾后30%進(jìn)行回用,根據(jù)板柵鑄造工段會(huì)產(chǎn)生245t/a的鉛渣計(jì)算,能夠回用73.5t/a鉛渣。
6.2 球磨熔鉛改造為鉛錠冷切造粒
6.2.1 方案內(nèi)容
某公司熔鉛過程一直采用的是球磨熔鉛,長(zhǎng)期運(yùn)行下來會(huì)帶來一些不足:鉛煙排放較大、用電量較大、電解鉛的利用率還有提高的空間。
為了不斷地向高水平蓄電池生產(chǎn)企業(yè)看齊,使本公司能夠進(jìn)一步達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,公司領(lǐng)導(dǎo)經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研和內(nèi)部討論,決定將球磨熔鉛改造為鉛錠冷切造粒,具體投入的設(shè)備為安徽華鼎公司生產(chǎn)的鉛錠冷切機(jī),型號(hào)為HDG-2。
6.2.2 主要設(shè)備投入
投入55萬元,安裝一臺(tái)鉛錠冷切機(jī)設(shè)備。
6.2.3 效果
鉛煙的排放量為0.018t/a,減少量在50%左右,這樣可以減少鉛煙的排放量為0.009t/a,電解鉛的利用率將提高0.8%,這樣可以減少鉛渣的產(chǎn)生約18t/a。
使電解鉛的利用率將提高0.8%,根據(jù)2014年電解鉛的使用量9200t/a,可以節(jié)約電解鉛的使用7.36t/a,根據(jù)電解鉛的價(jià)格3.6萬元/t計(jì)算,能夠產(chǎn)生效益26.49萬元/a,還可以節(jié)約用電約95萬度/t,根據(jù)電的價(jià)格0.7元/度,可以節(jié)約66.5萬元/a,一共能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益92.99萬元/a。
6.3 生產(chǎn)過程中不良極板在密閉狀態(tài)下進(jìn)行膏柵分離回用
6.3.1 方案內(nèi)容
本公司極板制造過程中會(huì)產(chǎn)生不良極板,產(chǎn)生不良極板的量為63.5t/a,這部分都作為固體廢棄物外賣給有關(guān)單位的,外賣的價(jià)格比較低,更重要的是這些不良極板都沒有回用到生產(chǎn),這些都是非常好的生產(chǎn)原料。
公司領(lǐng)導(dǎo)發(fā)現(xiàn)了這個(gè)問題,決定將不良極板處理后回用到生產(chǎn)。具體購買了兩臺(tái)膏柵分離回用設(shè)備,型號(hào)為XYGSFL-4,產(chǎn)地為浙江長(zhǎng)興,這樣能夠在密閉狀態(tài)下進(jìn)行膏柵分離后能夠達(dá)到98%回用,提高利用率達(dá)到18%,大大提高原材料的利用率。
6.3.2 主要設(shè)備及投資
投入35萬元,安裝兩臺(tái)膏柵分離回用設(shè)備。
6.3.3 效果
在密閉狀態(tài)下進(jìn)行膏柵分離后能夠達(dá)到98%回用,能夠減少不良極板的產(chǎn)生98%,根據(jù)產(chǎn)生量63.5t/a,這樣可以減少不良極板的產(chǎn)生62.2t/a。
減少不良極板的產(chǎn)生62.2t/a,根據(jù)改造前外賣的價(jià)格0.7萬元/t,而方案實(shí)施后不良極板回用能夠節(jié)約大約1.9萬元/t,根據(jù)差價(jià)1.2萬元/t,能夠產(chǎn)生效益74.64萬元/a。
6.4 涂板危險(xiǎn)固廢的綜合利用
6.4.1 方案內(nèi)容
涂板過程具體工藝介紹為:在涂片的同時(shí)進(jìn)行淋酸,以防止黏連,涂片以后的生極板進(jìn)干燥窯進(jìn)行表面干燥。本公司采用真空和膏機(jī),不產(chǎn)生鉛塵,涂片過程產(chǎn)生鉛泥,設(shè)備沖洗產(chǎn)生含鉛廢水。因生極板上淋的稀硫酸已與極板上的氧化鉛進(jìn)行反應(yīng),極板表面沒有硫酸。這個(gè)過程最大的產(chǎn)污是產(chǎn)生危險(xiǎn)固廢鉛泥,產(chǎn)生量較大,雖然鉛泥是固體廢物,不過含鉛量不低,是可以經(jīng)過處理得到有用的物質(zhì)。經(jīng)過商量決定,準(zhǔn)備對(duì)涂板淋酸產(chǎn)生的危險(xiǎn)固廢,在含有大量的硫酸的提下,經(jīng)過沉淀,打入酸堿中和罐內(nèi)進(jìn)行中和反應(yīng),反應(yīng)方程式為:PbSO4+2NaOH=Pb(OH)2+Na2SO4,經(jīng)過兩臺(tái)高速剪切機(jī)進(jìn)行剪切,剪切后打入沉淀罐,經(jīng)過自然沉淀后,將表面溶液排出,然后經(jīng)過多次水洗,洗掉水中一部分硫酸鈉,當(dāng)水中的硫酸鉛和硫酸鈉含量小于≤1.5%時(shí),將鉛泥用兩臺(tái)水泵提升至一臺(tái)壓濾機(jī)內(nèi)進(jìn)行壓濾處理除水,得到塊狀的鉛泥。然后按照一定的比例添加到和膏機(jī)中再次利用。
6.4.2 主要設(shè)備及投資
投入50.9萬元,安裝兩臺(tái)高速剪切機(jī)、兩臺(tái)水泵、一臺(tái)壓濾機(jī)等設(shè)備。
6.4.3 效果
能夠較明顯地減少危險(xiǎn)固廢鉛泥的產(chǎn)生,根據(jù)前面描述,鉛泥的產(chǎn)生量減少為840t,達(dá)到了鉛危險(xiǎn)廢物的再生利用和減少了鉛危險(xiǎn)固廢的運(yùn)輸,降低了鉛危險(xiǎn)固廢對(duì)環(huán)境的影響風(fēng)險(xiǎn)。
本方案能夠減少鉛泥的產(chǎn)生量840t/a,根據(jù)鉛泥回收的價(jià)格是純鉛的50%(純鉛的價(jià)格為1.4萬元/t),鉛泥的回收效益為0.7×840=588萬元/a,另外還可以減少鉛泥的處置費(fèi)用,根據(jù)處置價(jià)格0.12萬元/a,能夠節(jié)約100.8萬元/a,一共能產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益688.8萬元/a。
Discussion on Clean Production Audit Tec?nology of Lead Battery Industry
C?eng C?eng
(Environmental Science Researc? Institute of Jiangsu Province,Nanjing 210036,C?ina)
Lead acid storage battery industry belongs to t?e mac?inery and equipment manufacturing industry. However,t?e production process of lead acid battery will cause a certain impact on t?e environment as ex?aust fumes including lead dust and lead smoke are ?armful to environment and ?uman. So t?e implementation of cleaner production in lead acid battery enterprise can not only reduce energy consumption and material consumption,but more importantly ?elp to improve t?e atmosp?eric environment and furt?est decrease t?e t?reat to t?e ?ealt? of employees. Enterprises could conduct several measures,suc? as t?e upgrading of t?e product structure,t?e speeding up of t?e transformation way,t?e elimination of backward tec?nology and t?e using of advanced tec?nology,to improve t?e development quality and efficiency of battery industry. T?at could become an important way of seeking sustainable development in lead acid storage battery industry.
cleaner production; lead acid battery industry; ex?aust fume of lead dust
程城(1980— ),男,江蘇鹽城,本科,工程師;研究方向:清潔生產(chǎn)審核和環(huán)境影響評(píng)價(jià)。